第1章電路基本概念、定律與分析方法

1、 濟(jì)南大學(xué)濟(jì)南大學(xué) 控制學(xué)院電工電子教研中心控制學(xué)院電工電子教研中心緒緒 論論一、課程的地位和主要內(nèi)容一、課程的地位和主要內(nèi)容電工電子技術(shù)研究電工技術(shù)和電子技術(shù) 的理論及其應(yīng)用的科學(xué)技術(shù)。電工技術(shù)電工技術(shù) （上冊(cè)）（上冊(cè)）（電工學(xué)）（電工學(xué)）電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)電子技術(shù)電子技術(shù) （下冊(cè)）（下冊(cè)）電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 磁路與電機(jī)磁路與電機(jī) 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù) 電路分析基礎(chǔ)電路分析基礎(chǔ) 直流電路直流電路；交流電路交流電路；暫態(tài)分；暫態(tài)分析；。析；。 磁路與電機(jī)磁路與電機(jī)磁路和變壓器；磁路和變壓器；電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) ；繼電接觸器控制；繼電接觸器控制可編程控制器、供

2、電與安全用電、電工測量可編程控制器、供電與安全用電、電工測量上冊(cè)上冊(cè)模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)半導(dǎo)體器件；放大器半導(dǎo)體器件；放大器；反饋；反饋；直流電源；電力電子技術(shù)；直流電源；電力電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)組合電路；時(shí)序電路組合電路；時(shí)序電路存儲(chǔ)器和可編程器件、模數(shù)轉(zhuǎn)換、現(xiàn)代通信技術(shù)存儲(chǔ)器和可編程器件、模數(shù)轉(zhuǎn)換、現(xiàn)代通信技術(shù)下冊(cè)下冊(cè)二、電工電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用二、電工電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀容量大型化容量大型化器件小型化器件小型化功率電子技術(shù)功率電子技術(shù)微電子技術(shù)微電子技術(shù)設(shè)計(jì)自動(dòng)化設(shè)計(jì)自動(dòng)化EDAEDA技術(shù)技術(shù)1785年，庫侖確定電荷間的作用力；年，庫侖確定電荷間的作用力；1826年，

3、歐姆提出年，歐姆提出“歐姆定律歐姆定律”；1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象；年，法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象；1834年，雅可比造出第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)；年，雅可比造出第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)；1864年，麥克斯韋提出電磁波理論；年，麥克斯韋提出電磁波理論；1895年，馬可尼和波波夫?qū)崿F(xiàn)第一次無線電通信；年，馬可尼和波波夫?qū)崿F(xiàn)第一次無線電通信；1904年，弗萊明發(fā)明第一只電子管（二極管）；年，弗萊明發(fā)明第一只電子管（二極管）；1946年，誕生第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)；年，誕生第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)；1947年，貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明第一只晶體管；年，貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明第一只晶體管；1958年，德克薩斯公司發(fā)明第一塊集成電路。年，德克薩斯公司發(fā)

4、明第一塊集成電路。 ：發(fā) 展快速發(fā)展快速發(fā)展原因原因電能電能易轉(zhuǎn)換易轉(zhuǎn)換易傳輸易傳輸易控制易控制 計(jì)算機(jī)檢測控制系統(tǒng)原理框圖計(jì)算機(jī)檢測控制系統(tǒng)原理框圖微微機(jī)機(jī)傳傳感感器器伺服伺服機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)模擬模擬信號(hào)信號(hào)處理處理功率功率放大放大模數(shù)模數(shù)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換數(shù)模數(shù)模轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換數(shù)字?jǐn)?shù)字接口接口數(shù)字?jǐn)?shù)字接口接口 被被 測測 控控 對(duì)對(duì) 象象干擾、噪聲、漂移、非線性干擾、噪聲、漂移、非線性電工電子技術(shù)的典型應(yīng)用電工電子技術(shù)的典型應(yīng)用模擬電模擬電子技術(shù)子技術(shù)數(shù)字電數(shù)字電子技術(shù)子技術(shù)電機(jī)電機(jī)三、三、如何學(xué)好電工技術(shù)如何學(xué)好電工技術(shù)課程特點(diǎn)：內(nèi)容多且廣、學(xué)時(shí)相對(duì)少課程特點(diǎn)：內(nèi)容多且廣、學(xué)時(shí)相對(duì)少1 1、注意掌握、注意掌握“

5、三基三基”：2 2、注重綜合分析與設(shè)計(jì)、注重綜合分析與設(shè)計(jì) 注重工程化素質(zhì)培養(yǎng)注重工程化素質(zhì)培養(yǎng)基本原理、基本分析方法、基本應(yīng)用基本原理、基本分析方法、基本應(yīng)用3 3、提高學(xué)習(xí)效率、培養(yǎng)自學(xué)能力、提高學(xué)習(xí)效率、培養(yǎng)自學(xué)能力課堂、答疑、作業(yè)、自學(xué)、討論、實(shí)驗(yàn)課堂、答疑、作業(yè)、自學(xué)、討論、實(shí)驗(yàn)放放大大器器揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器話筒話筒 電路是電流的通路，是為了某種需要由電工設(shè)備電路是電流的通路，是為了某種需要由電工設(shè)備或電路元件按一定方式組合而成。或電路元件按一定方式組合而成。 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)升壓升壓變壓器變壓器降壓降壓變壓器變壓器電燈電燈電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)電爐電爐.輸電線輸電線mVt1t2熱電偶熱電偶)()(21

6、tftfEt 1.1 電路的基本概念電路的基本概念電源電源: 提供提供電能的裝置電能的裝置負(fù)載負(fù)載: 取用取用電能的裝置電能的裝置中間環(huán)節(jié)：中間環(huán)節(jié)：傳遞、分傳遞、分配和控制電能的作用配和控制電能的作用發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)升壓升壓變壓器變壓器降壓降壓變壓器變壓器電燈電燈電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)電爐電爐.輸電線輸電線直流電源直流電源直流電源直流電源: 提供能源提供能源信號(hào)處理：信號(hào)處理：放大、調(diào)諧、檢波等放大、調(diào)諧、檢波等負(fù)載負(fù)載信號(hào)源信號(hào)源: 提供信息提供信息放放大大器器揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器話筒話筒激勵(lì)：激勵(lì)：電源或信號(hào)源的電壓或電流，推動(dòng)電路工作電源或信號(hào)源的電壓或電流，推動(dòng)電路工作;響應(yīng)響應(yīng): 由激勵(lì)所產(chǎn)生的電壓和電

7、流由激勵(lì)所產(chǎn)生的電壓和電流; 電路分析：電路分析：在電路結(jié)構(gòu)、電源和負(fù)載等參數(shù)已知的在電路結(jié)構(gòu)、電源和負(fù)載等參數(shù)已知的條件下，討論激勵(lì)和響應(yīng)之間的關(guān)系。條件下，討論激勵(lì)和響應(yīng)之間的關(guān)系。 為了便于用數(shù)學(xué)方法分析電路，將為了便于用數(shù)學(xué)方法分析電路，將實(shí)際電路模型化實(shí)際電路模型化，用足以反映其電磁性質(zhì)的理想電路元件或其組合來模用足以反映其電磁性質(zhì)的理想電路元件或其組合來模擬實(shí)際電路中的器件，從而構(gòu)成與實(shí)際電路相對(duì)應(yīng)的擬實(shí)際電路中的器件，從而構(gòu)成與實(shí)際電路相對(duì)應(yīng)的電路模型。電路模型。實(shí)際電路實(shí)際電路實(shí)際器件（電阻器、電容器、實(shí)際器件（電阻器、電容器、電感線圈、晶體管、集成電路等）電感線圈、晶體管、集

8、成電路等）電路模型電路模型抽象抽象近似近似理想電路元件（電阻元件、電容元件、理想電路元件（電阻元件、電容元件、電感元件、電源、理想運(yùn)放等）電感元件、電源、理想運(yùn)放等） 器件建模：器件建模：1.1.保留主要電磁特性保留主要電磁特性2.2.一個(gè)器件可由多個(gè)元件模型表示一個(gè)器件可由多個(gè)元件模型表示電路的建模過程電路的建模過程 電池電池是電源元件，其參是電源元件，其參數(shù)為電動(dòng)勢數(shù)為電動(dòng)勢 E 和內(nèi)阻和內(nèi)阻Ro； 燈泡燈泡主要具有消耗電能主要具有消耗電能的性質(zhì)，是電阻元件，的性質(zhì)，是電阻元件，其參數(shù)為電阻其參數(shù)為電阻R； 筒體筒體用來連接電池和燈用來連接電池和燈泡，其電阻忽略不計(jì)，認(rèn)泡，其電阻忽略不計(jì)，

9、認(rèn)為是無電阻的理想導(dǎo)體。為是無電阻的理想導(dǎo)體。 開關(guān)開關(guān)用來控制電路的通用來控制電路的通斷。斷。手電筒的電路模型手電筒的電路模型R+RoES+UI電池電池導(dǎo)線導(dǎo)線燈泡燈泡開關(guān)開關(guān) 手電筒由電池、燈泡、手電筒由電池、燈泡、開關(guān)和筒體組成。開關(guān)和筒體組成。電池電池?zé)襞轃襞軪IRU+_負(fù)載負(fù)載電源電源物理量物理量實(shí)實(shí) 際際 方方 向向電流電流 I正電荷運(yùn)動(dòng)的方向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向電動(dòng)勢電動(dòng)勢E ( (電位升高的方向電位升高的方向) ) 電壓電壓 U( (電位降低的方向電位降低的方向) )高電位高電位 低電位低電位 單單 位位kA 、A、mA、A低電位低電位 高電位高電位kV 、V、mV、VkV 、V、

10、mV、V注意：注意：它們是它們是標(biāo)量標(biāo)量，規(guī)定方向是為了便于電路的計(jì)算。，規(guī)定方向是為了便于電路的計(jì)算。電路分析中的電路分析中的假設(shè)假設(shè)正方向正方向（參考方向）（參考方向）問題的提出問題的提出：在復(fù)雜電路中難于判斷元件中物理量在復(fù)雜電路中難于判斷元件中物理量 的實(shí)際方向，電路如何求解？的實(shí)際方向，電路如何求解？電流方向電流方向AB？電流方向電流方向BA？E1ABRE2IR(1) 在解題前先設(shè)定一個(gè)正方向，作為參考方向；在解題前先設(shè)定一個(gè)正方向，作為參考方向；解決方法解決方法(3) 根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定實(shí)際方向：根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定實(shí)際方向： 若計(jì)算結(jié)果為正，則實(shí)際方向與假設(shè)方向一致；若計(jì)算結(jié)果為正，則

11、實(shí)際方向與假設(shè)方向一致； 若計(jì)算結(jié)果為負(fù)，則實(shí)際方向與假設(shè)方向相反。若計(jì)算結(jié)果為負(fù)，則實(shí)際方向與假設(shè)方向相反。(2) 根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量間相互關(guān)根據(jù)電路的定律、定理，列出物理量間相互關(guān) 系的代數(shù)表達(dá)式；系的代數(shù)表達(dá)式；例例已知：已知：E=2V, R=1問：問： 當(dāng)當(dāng)U分別為分別為 3V 和和 1V 時(shí)，時(shí)，IR=?E IRRURabU解：解：(1) 假定電路中物理量的正方向如圖所示；假定電路中物理量的正方向如圖所示；(2) 列電路方程：列電路方程： EUURREURUIRREUUR 電流：電流：Uab 雙下標(biāo)雙下標(biāo)電壓：電壓：IE+_ 在分析與計(jì)算電路時(shí)，對(duì)電量任在分析與計(jì)算電路

12、時(shí)，對(duì)電量任意假定的方向。一種意假定的方向。一種分析方法分析方法。Iab 雙下標(biāo)雙下標(biāo)aRb箭箭 標(biāo)標(biāo)abRI正負(fù)極性正負(fù)極性+abU U+_實(shí)際方向與參考方向?qū)嶋H方向與參考方向一致一致，電流，電流(或電壓或電壓)值為值為正值正值；實(shí)際方向與參考方向?qū)嶋H方向與參考方向相反相反，電流，電流(或電壓或電壓)值為值為負(fù)值負(fù)值。注意：注意： 在參考方向選定后，電流在參考方向選定后，電流 ( 或電壓或電壓 ) 值才有正負(fù)值才有正負(fù)之分。之分。 若若 I = 5A，則電流從則電流從 a 流向流向 b；例：例：若若 I = 5A，則電流從，則電流從 b 流向流向 a 。abRIabRU+若若 U = 5V，

13、則電壓的實(shí)際方向，則電壓的實(shí)際方向從從 a 指向指向 b；若若 U= 5V，則電壓的實(shí)際方向，則電壓的實(shí)際方向從從 b 指向指向 a 。U、I 參考方向相同時(shí)，參考方向相同時(shí)，RU+IRU+I 表達(dá)式中有兩套正負(fù)號(hào)：表達(dá)式中有兩套正負(fù)號(hào)： 式前的正負(fù)號(hào)由式前的正負(fù)號(hào)由U、I 參考方向的關(guān)系確定；參考方向的關(guān)系確定； U、I 值本身的正負(fù)則說明實(shí)際方向與參考值本身的正負(fù)則說明實(shí)際方向與參考 方向之間的關(guān)系。方向之間的關(guān)系。 通常取通常取 U、I 參考方向相同，即參考方向相同，即關(guān)聯(lián)參考方向關(guān)聯(lián)參考方向。U = R I解：解：對(duì)圖對(duì)圖(a)有有, U = RI例：例：應(yīng)用歐姆定律對(duì)下圖電路列出式子

14、，并求電阻應(yīng)用歐姆定律對(duì)下圖電路列出式子，并求電阻R。對(duì)圖對(duì)圖(b)有有, U = RI326 : IUR所以所以326: IUR所以所以RU6V+2AR+U6V I(a)(b)I2A(4) 為了避免列方程時(shí)出錯(cuò)，為了避免列方程時(shí)出錯(cuò)，習(xí)慣上習(xí)慣上把把 I 與與 U 的方向的方向 按相同方向假設(shè)。按相同方向假設(shè)。(1) 方程式方程式U/I=R 僅適用于假設(shè)正方向一致的情況。僅適用于假設(shè)正方向一致的情況。(2) “實(shí)際方向?qū)嶋H方向”是物理中規(guī)定的，而是物理中規(guī)定的，而“假設(shè)假設(shè) 正方向正方向”則則 是人們?cè)谶M(jìn)行電路分析計(jì)算時(shí)是人們?cè)谶M(jìn)行電路分析計(jì)算時(shí),任意假設(shè)的。任意假設(shè)的。 (3) 在以后的解

15、題過程中，注意一定要在以后的解題過程中，注意一定要先假定先假定“正方向正方向” (即在圖中表明物理量的參考方向即在圖中表明物理量的參考方向)，然后再列方程然后再列方程 計(jì)算計(jì)算。缺少。缺少“參考方向參考方向”的物理量是無意義的的物理量是無意義的. 提示提示伏伏 - 安安 特性特性iuconstiuRRiuuiconstiuR線性電阻線性電阻非線性電阻非線性電阻( (一一) ) 無源元件無源元件1.2.1 電阻元件電阻元件（常用單位：（常用單位： 、k 、M ）1.2 電路的基本元電路的基本元件件I/AU/Vo線性電阻的伏安特性線性電阻的伏安特性常數(shù)常數(shù)即：即： IUR iu11iuGuGRR2

16、. 2. 電導(dǎo)電導(dǎo): : （常用單位：（常用單位：S S ）幾種常見的電阻元件幾種常見的電阻元件普通金屬普通金屬膜電阻膜電阻繞線繞線電阻電阻電阻排電阻排熱敏熱敏電阻電阻uqC 單位電壓下存儲(chǔ)的電荷單位電壓下存儲(chǔ)的電荷-電容電容（單位：（單位：F, F, pF）+ +- - - -+q-qui電容符號(hào)電容符號(hào)有極性有極性無極性無極性+_1.2.2 電容元件電容元件對(duì)于線性電容，有對(duì)于線性電容，有 q =Cu 一一. . 元件特性元件特性u(píng)qCdef C 稱為電容器的電容稱為電容器的電容電容電容 C 的單位：的單位：F (法法) (Farad，法拉法拉) F= C/V常用常用 F，nF，pF等表示

17、。等表示。Ciu+二二. . 線性電容的電壓、電流關(guān)系線性電容的電壓、電流關(guān)系Ciu+010(0)0 11 ()( )d( )d( )d1( )dttCtuutiiiCCiC tuCtqidddduqCdef 微分關(guān)系微分關(guān)系積分關(guān)系積分關(guān)系22100ucucudutuidtWc三三. .電容的儲(chǔ)能電容的儲(chǔ)能電容是一種儲(chǔ)能元件電容是一種儲(chǔ)能元件, , 儲(chǔ)存的電場能量為：儲(chǔ)存的電場能量為：）（dtduCdtdqi四四. .電容的特性電容的特性: :(1) i的大小與的大小與 u 的的變化率成正比變化率成正比，與，與 u 的大小無關(guān)；的大小無關(guān)；(3) 電容元件是一種電容元件是一種記憶記憶元件；元

18、件；(2) 電容在直流電路中相當(dāng)于開路，有電容在直流電路中相當(dāng)于開路，有隔直作用隔直作用；(4) 當(dāng)當(dāng) u，i為關(guān)聯(lián)方向時(shí)，為關(guān)聯(lián)方向時(shí)，i= Cdu/dt； u，i為為非非關(guān)聯(lián)方向時(shí)，關(guān)聯(lián)方向時(shí)，i= Cdu/dt 。幾種常見的電容器幾種常見的電容器普通電容器普通電容器電力電容器電力電容器電解電容器電解電容器例例1.2.2已知一個(gè)已知一個(gè)1000 F的電容，在的電容，在t = 0時(shí)的初始電壓為時(shí)的初始電壓為2V，當(dāng)圖示波形的電流當(dāng)圖示波形的電流i（t）通過該電容后，求電容的電壓）通過該電容后，求電容的電壓u（t）并畫出波形。并畫出波形。解解：這是電容元件在直流電流下的充電過程。由電：這是電容

19、元件在直流電流下的充電過程。由電容元件的電壓電流關(guān)系可知：在容元件的電壓電流關(guān)系可知：在t = 0到到t = 1 s內(nèi)內(nèi)tdidCuutt1021010101000121)0(0360當(dāng)當(dāng)t = 1 s時(shí)，時(shí)，u = 2 + 10 1 = 12 V 當(dāng)當(dāng)t 1s后，充電電流為后，充電電流為0，電容電壓保持不變。，電容電壓保持不變。故電容電壓為故電容電壓為ststttu11210102)(Li+u變量變量: 電流電流 i , 磁鏈磁鏈 一一. . 線性定常電感元件線性定常電感元件iLdef = N 為電感線圈的磁鏈為電感線圈的磁鏈L 稱為自感系數(shù)稱為自感系數(shù)L 的單位名稱：亨（利）的單位名稱：亨

20、（利） 符號(hào)：符號(hào)：H (Henry）單位電流產(chǎn)生的磁鏈單位電流產(chǎn)生的磁鏈（單位：（單位：H, mH, H, mH, H H）線性電感線性電感:L=Const (如如:空心電感空心電感 不變不變)非線性電感非線性電感 :L = Const (如如:鐵心電感鐵心電感 不為常數(shù)不為常數(shù))1.2.3 電感元件電感元件dddiuLdtt二二. . 線性電感電壓、電流關(guān)系：線性電感電壓、電流關(guān)系：由電磁感應(yīng)定律由電磁感應(yīng)定律:當(dāng)當(dāng)電感上的電壓與電流電感上的電壓與電流取關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)取關(guān)聯(lián)參考方向時(shí):i , 右螺旋右螺旋e , 右螺旋右螺旋u , i 關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián) i+u+e微分關(guān)系微分關(guān)系當(dāng)當(dāng) Ii (直流

21、直流) 時(shí)時(shí),0dtdi0u所以所以,在直流電路中電感相當(dāng)于短路在直流電路中電感相當(dāng)于短路.tiLudd Li+u1( )dtiuL01(0)( )dtiuL積分關(guān)系積分關(guān)系1.1.電感是一種儲(chǔ)能元件電感是一種儲(chǔ)能元件, , 儲(chǔ)存的磁場能量為：儲(chǔ)存的磁場能量為：三三. .電感的功率和儲(chǔ)能電感的功率和儲(chǔ)能20021iLLidiuidtWitL）（dtdiLu 2. 2. 電感的功率電感的功率關(guān)聯(lián)方向關(guān)聯(lián)方向uip (1) u的大小與的大小與 i 的的變化率變化率成正比，與成正比，與 i 的大小無關(guān)；的大小無關(guān)；(3) 電感元件是一種記憶元件；電感元件是一種記憶元件；(2)電感在直流電路中相當(dāng)于短

22、路；電感在直流電路中相當(dāng)于短路；(4) 當(dāng)當(dāng) u，i 為關(guān)聯(lián)方向時(shí)，為關(guān)聯(lián)方向時(shí)，u=L di / dt； u，i 為為非非關(guān)聯(lián)方向時(shí)，關(guān)聯(lián)方向時(shí)，u= L di / dt 。 四四. . 電感的特性電感的特性幾種常見的電感元件幾種常見的電感元件帶有磁心的電感帶有磁心的電感陶瓷電感陶瓷電感鐵氧體電感鐵氧體電感無源元件小結(jié)無源元件小結(jié) 理想元件的特性理想元件的特性 （u 與與 i 的關(guān)系）的關(guān)系）LCRiRudtdiLudtduCi UR1R2LCR1UR2U為直流電壓時(shí)為直流電壓時(shí),以上電路等效為以上電路等效為注意注意 L、C 在不同電路中的作用在不同電路中的作用1.1.電壓源電壓源伏安特性伏

23、安特性電壓源模型電壓源模型oIREUIUEUIRO+-ERo越大越大斜率越大斜率越大( (二二) ) 有源元件有源元件主要講有源元件中的兩種電源：電壓源和電流源。主要講有源元件中的兩種電源：電壓源和電流源。理想電壓源理想電壓源 （恒壓源）（恒壓源）: : RO= 0 時(shí)的電壓源時(shí)的電壓源.特點(diǎn)：特點(diǎn)：( (1）輸出電）輸出電 壓不變，其值恒等于電動(dòng)勢。壓不變，其值恒等于電動(dòng)勢。 即即 Uab E； （2）電源中的電流由外電路決定。）電源中的電流由外電路決定。IE+_abUab伏安特性伏安特性IUabE恒壓源中的電流由外電路決定恒壓源中的電流由外電路決定設(shè)設(shè): E=10VIE+_abUab2 R

24、1當(dāng)當(dāng)R1 R2 同時(shí)接入時(shí)：同時(shí)接入時(shí)： I=10AR22 例例 當(dāng)當(dāng)R1接入時(shí)接入時(shí) ： I=5A則：則：REI 恒壓源特性中不變的是：恒壓源特性中不變的是：_E恒壓源特性中變化的是：恒壓源特性中變化的是：_I_ 會(huì)引起會(huì)引起 I 的變化。的變化。外電路的改變外電路的改變I 的變化可能是的變化可能是 _ 的變化，的變化， 或者是或者是_ 的變化。的變化。大小大小方向方向+_I恒壓源特性小結(jié)恒壓源特性小結(jié)EUababR2. 電流源電流源ISROabUabIoabSRUIIIsUabI外特性外特性 電流源模型電流源模型RORO越大越大特性越陡特性越陡理想電流源理想電流源 （恒流源（恒流源):

25、): RO= 時(shí)的電流源時(shí)的電流源. 特點(diǎn)特點(diǎn)：（1）輸出電流不變，其值恒等于電）輸出電流不變，其值恒等于電 流源電流流源電流 IS； abIUabIsIUabIS伏伏安安特特性性（2）輸出電壓由外電路決定。）輸出電壓由外電路決定。恒流源兩端電壓由外電路決定恒流源兩端電壓由外電路決定IUIsR設(shè)設(shè): IS=1 A R=10 時(shí)，時(shí)， U =10 V R=1 時(shí)，時(shí)， U =1 V則則:例例恒流源特性小結(jié)恒流源特性小結(jié)恒流源特性中不變的是：恒流源特性中不變的是：_Is恒流源特性中變化的是：恒流源特性中變化的是：_Uab_ 會(huì)引起會(huì)引起 Uab 的變化。的變化。外電路的改變外電路的改變Uab的變化

26、可能是的變化可能是 _ 的變化，的變化， 或者是或者是 _的變化。的變化。大小大小方向方向RIUsab 理想恒流源兩端理想恒流源兩端可否被短路可否被短路？abIUabIsRUce恒流源舉例恒流源舉例IcIbUcebcII 當(dāng)當(dāng) I b 確定后，確定后，I c 就基本確定了。在就基本確定了。在 IC 基本恒定基本恒定的范圍內(nèi)的范圍內(nèi) ，I c 可視為恒流源可視為恒流源 (電路元件的抽象電路元件的抽象) 。cebIb+-E+-晶體三極管晶體三極管Ic電壓源中的電流電壓源中的電流如何決定如何決定？電流電流源兩端的電壓等源兩端的電壓等于多少于多少？例例IE R_+abUab=?Is原則原則：I Is

27、s不能變，不能變，E E 不能變。不能變。EIRUab電壓源中的電流電壓源中的電流 I= IS恒流源兩端的電壓恒流源兩端的電壓恒壓源與恒流源特性比較恒壓源與恒流源特性比較恒壓源恒壓源恒流源恒流源不不 變變 量量變變 化化 量量E+_abIUabUab = E （常數(shù)）（常數(shù)）Uab的大小、方向均為恒定，的大小、方向均為恒定，外電路負(fù)載對(duì)外電路負(fù)載對(duì) Uab 無影響。無影響。IabUabIsI = Is （常數(shù)）（常數(shù)）I 的大小、方向均為恒定，的大小、方向均為恒定，外電路負(fù)載對(duì)外電路負(fù)載對(duì) I 無影響。無影響。輸出電流輸出電流 I 可變可變 - I 的大小、方向均的大小、方向均由外電路決定由外

28、電路決定端電壓端電壓Uab 可變可變 -Uab 的大小、方向的大小、方向均由外電路決定均由外電路決定要求要求Us1 = Us2不要求不要求Us1 = Us2電壓源聯(lián)接注意事項(xiàng)電壓源聯(lián)接注意事項(xiàng)電流源聯(lián)接注意事項(xiàng)電流源聯(lián)接注意事項(xiàng)要求要求is1=is2不要求不要求is1=is2理想化元件模型理想化元件模型1.3 電路的基本狀態(tài)和電氣設(shè)備的額定值電路的基本狀態(tài)和電氣設(shè)備的額定值RREI 0IR0R EU IRREI 0IR0R EU IR U+_IIE+_U+_UIUIUIUI因?yàn)橐驗(yàn)镻2 = P1 + PR，所以電路的功率平衡。所以電路的功率平衡。IRoR EU0 電源外部端子被短接電源外部端子

29、被短接 特征特征: :0SREII 電源端電壓電源端電壓負(fù)載功率負(fù)載功率電源產(chǎn)生的能量全被內(nèi)阻消耗掉電源產(chǎn)生的能量全被內(nèi)阻消耗掉短路電流（很大）短路電流（很大）U = 0 PE = P = IR0P = 0I+U有有源源電電路路IR0R EU0 2. 舉例舉例 求圖示電路中求圖示電路中各點(diǎn)的電位各點(diǎn)的電位: :Va、Vb、Vc、Vd 。解：解：設(shè)設(shè) a為參考點(diǎn)，為參考點(diǎn)， 即即Va=0V設(shè)設(shè) b為參考點(diǎn)，即為參考點(diǎn)，即Vb=0Vbac20 4A6 10AE290V E1140V5 6A dbca20 4A6 10AE290V E1140V5 6A d+90V20 5 +140V6 cd-9VR

30、1 = 100k +6VR2 = 50k ACBCBR16V 9VR2IAmA1 . 05010096 IV191 .010091B IRV-9VR1 = 100k +6VR2 = 50k ACBmA1 . 050100)9(621CA RRVVIIRVUVV2AABAB V11 .0506 2BA1CBRVVRVV 506100)9(BBVV 即即V1B V解解得得A+12V12VBRPR1R212V 12V BARPR2R1II1I2I3ba E2R2 R3R1E11 12 23 3 3 3 在任一瞬間，流向任一結(jié)點(diǎn)的電流等于流出該結(jié)在任一瞬間，流向任一結(jié)點(diǎn)的電流等于流出該結(jié)點(diǎn)的電流。點(diǎn)的

31、電流。實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì): 或或: = 0I1I2I3ba E2R2 R3R1E1對(duì)結(jié)點(diǎn)對(duì)結(jié)點(diǎn) a ：I1+I2 = I3或或 I1+I2I3= 0I =?例例2:廣義結(jié)點(diǎn)廣義結(jié)點(diǎn)I = 0IA + IB + IC = 0ABCIAIBIC2 +_+_I5 1 1 5 6V12V即：即： U = 0在任一瞬間，從回路中任一點(diǎn)出發(fā)，沿回路循行一周，在任一瞬間，從回路中任一點(diǎn)出發(fā)，沿回路循行一周，則電位升之和等于電位降之和。即：則電位升之和等于電位降之和。即： U升升 = U降降 對(duì)回路對(duì)回路1：對(duì)回路對(duì)回路2： E1 = I1 R1 +I3 R3E2= I2 R2+I3 R3或或 I1 R1 +I3 R3

32、 E1 = 0 或或 I2 R2+I3 R3 E2 = 0 I1I2I3ba E2R2 R3R1E11 12 21列方程前列方程前標(biāo)注標(biāo)注回路循行方向；回路循行方向； 電位升電位升 = 電位降電位降 E2 =UBE + I2R2 U = 0 I2R2 E2 + UBE = 02應(yīng)用應(yīng)用 U = 0項(xiàng)前符號(hào)的確定：項(xiàng)前符號(hào)的確定： 3. 開口電壓可按回路處理。開口電壓可按回路處理。 注意：注意：1 1對(duì)回路對(duì)回路1：E1UBEE+B+R1+E2R2I2_對(duì)網(wǎng)孔對(duì)網(wǎng)孔abda：對(duì)網(wǎng)孔對(duì)網(wǎng)孔acba：對(duì)網(wǎng)孔對(duì)網(wǎng)孔bcdb：R5I5 R5 I3 R3 +I1 R1 = 0I2 R2 I4 R4 I5

33、R5 = 0I4 R4 + I3 R3 E = 0對(duì)回路對(duì)回路 adbca，沿逆時(shí)針方向循行，沿逆時(shí)針方向循行： I1 R1 + I3 R3 + I4 R4 I2 R2 = 0應(yīng)用應(yīng)用 U = 0列方程列方程對(duì)回路對(duì)回路 cadc，沿逆時(shí)針方向循行，沿逆時(shí)針方向循行： I2 R2 I1 R1 + E = 0adbcE+R3R4R1R2I2I4I5I1I3IURRRU2111 URRRU2122 1.6 電路的分析方法電路的分析方法IRRRI2121 IRRRI2112 21111 RRR ROY- ROCBADCADBbcRaRcRbabCRaRcRba)/()/()/(bcabcacabaa

34、bbccbbacaabbaRRRRRRRRRRRRRRR CbCRaRcRbabaccbbacaaaccbbabccccbbaabRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRa cabcabbccaccabcababbcbcabcabcaabaRRRRRRRRRRRRRRRRRR Y Y a等效變換等效變換bcRaRcRbbcRaRcRba例例1：12由圖：由圖：R12=2.68 12CD12 284484cabcabcaaba RRRRRR 184444b R 284448c R 52) 1(5)24() 1(5)24( RA A 2 .I OSREI 電壓源電

35、壓源IIRUS 0電流源電流源0SREI 其其中中IRUIS 0即即設(shè)設(shè) IS = 10 A，接上，接上RL 后，恒流源對(duì)外輸出電壓。后，恒流源對(duì)外輸出電壓。RL IUISOIISU+_0SREI 注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：解解:+abU2 5V(a)+ +abU5V(c)+ a+-2V5VU+-b2 (c)+ (b)aU 5A2 3 b+ (a)a+5V3 2 U+ a5AbU3 (b)+ A1A22228 I例例5： 解：解：2 +-+-6V4VI2A 3 4 6 1 2A3 6 2AI4 2 1 1AI4 2 1 1A2 4AA2A3122 II4 2 1 1A2 4A1 I4 2 1A2 8

36、V+-I4 1 1A4 2AI2 1 3AA10A110111 RUIA6A22102S1 IIIaIRISbI1R1(c)IR1IR1RISR3+_IU1+_UISUR2+_U1ab(a)aIR1RIS+_U1b(b)(2)由圖由圖(a)可得：可得：A4A6A2S1R IIIA2A51031R3 RUI理想電壓源中的電流理想電壓源中的電流A6A)4(A2R1R3U1 III理想電流源兩端的電壓理想電流源兩端的電壓V10V22V61S2S2IS IRRIIRUUIR1IR1RISR3+_IU1+_UISUR2+_U1ab(a)IR3各個(gè)電阻所消耗的功率分別是：各個(gè)電阻所消耗的功率分別是：W36

37、=61=22RIPRW16=41=22111）（RRIRPW8=22=22S22IRPRW20=25=22333RRIRP兩者平衡：兩者平衡：(60+20)W=(36+16+8+20)W80W=80W(3)由計(jì)算可知，本例中理想電壓源與理想電流源由計(jì)算可知，本例中理想電壓源與理想電流源 都是電源，發(fā)出的功率分別是：都是電源，發(fā)出的功率分別是：W60=610=111UUIUPW20=210=SSSIUPII0413 III0524 III0635 III21442211EEIRIRIR2226655EIRIRIR03554433EIRIRIR 當(dāng)不需求當(dāng)不需求a、c和和b、d間的電流時(shí)，間的電流

38、時(shí)，(a、c)( b、d)可分別看成一個(gè)結(jié)點(diǎn)?？煞謩e看成一個(gè)結(jié)點(diǎn)。 支路數(shù)支路數(shù)b =4，且恒流，且恒流源支路的電流已知。源支路的電流已知。I1= 2A， I2= 3A， I3=6A 例例4：試求各支路電流。試求各支路電流。對(duì)結(jié)點(diǎn)對(duì)結(jié)點(diǎn) a： I1 + I2 I3 + 7 = 0對(duì)回路對(duì)回路1：12I1 6I2 = 42對(duì)回路對(duì)回路2：6I2 + UX = 0baI2I342V+I112 6 7A3 cd123+UX對(duì)回路對(duì)回路3：UX + 3I3 = 0設(shè)：設(shè)：Vb = 0 V 結(jié)點(diǎn)電壓為結(jié)點(diǎn)電壓為 U，參，參考方向從考方向從 a 指向指向 b。111IREU111RUEI 2. 應(yīng)用歐姆定

39、律求各支路電流應(yīng)用歐姆定律求各支路電流 ：111RUEI 222RUEI 33RUI 1. 用用KCL對(duì)結(jié)點(diǎn)對(duì)結(jié)點(diǎn) a 列方程：列方程： I1 I2 + IS I3 = 0E1+I1R1U+baE2+I2ISI3E1+I1R1R2R3+U 結(jié)點(diǎn)電壓方程的推導(dǎo)：結(jié)點(diǎn)電壓方程的推導(dǎo)：03211 RUIRUERUES23212211111RRRIREREUS RIREUS1 RIREU1Sab V18V316112171242 A2 A1218421242ab1 UIA3 A618 6 ab2 UIA6 3183ab3 UI212S1S2211ab11RRIIREREU V24V3121273302

40、50 1ab11RUEI A13A22450 A18A324302ab22 RUEI515A1VI 5A2VI 10AB3VVI 10B4VI 1565B5VI 節(jié)點(diǎn)電位方程的推導(dǎo)過程節(jié)點(diǎn)電位方程的推導(dǎo)過程（以下圖為例）（以下圖為例）I1ABR1R2+-+E1E2R3R4R5+-E5I2I3I4I5C則：則：各支路電流分別為各支路電流分別為 ：5554433222111REVIRVIRVVIREVIRVEIBBBAAA、V0CV設(shè)：設(shè)：543321IIIIII節(jié)點(diǎn)電流方程：節(jié)點(diǎn)電流方程：A點(diǎn)：點(diǎn)：B點(diǎn)：點(diǎn)： 將各支路電流代入將各支路電流代入A、B 兩節(jié)點(diǎn)電流方程，兩節(jié)點(diǎn)電流方程，然后整理得：然

41、后整理得：221133211111RERERVRRRVBA5535431111RERVRRRVAB其中未知數(shù)僅有：其中未知數(shù)僅有：VA、VB 兩個(gè)。兩個(gè)。節(jié)點(diǎn)電位法列方程的規(guī)律節(jié)點(diǎn)電位法列方程的規(guī)律以以A節(jié)點(diǎn)為例：節(jié)點(diǎn)為例：221133211111RERERVRRRVBA方程左邊方程左邊：未知節(jié)點(diǎn)的電未知節(jié)點(diǎn)的電位乘上聚集在該節(jié)點(diǎn)上所位乘上聚集在該節(jié)點(diǎn)上所有支路電導(dǎo)的總和（稱自有支路電導(dǎo)的總和（稱自電導(dǎo)）減去相鄰節(jié)點(diǎn)的電電導(dǎo)）減去相鄰節(jié)點(diǎn)的電位乘以與未知節(jié)點(diǎn)共有支位乘以與未知節(jié)點(diǎn)共有支路上的電導(dǎo)（稱互電導(dǎo)）。路上的電導(dǎo)（稱互電導(dǎo)）。R1R2+-+E1E2R3R4R5+-E5I2I3I4I5CAB節(jié)點(diǎn)電位法列方程的規(guī)律節(jié)點(diǎn)電位法列方程的規(guī)律以以A節(jié)點(diǎn)為例：節(jié)點(diǎn)為例：221133211111RERERVRRRVBA方程右邊方程右邊：與該節(jié)點(diǎn)相聯(lián)與該節(jié)點(diǎn)相聯(lián)系的各有源支路中的電動(dòng)系的各有源支路中的電動(dòng)勢與本支路電導(dǎo)乘積的代勢與本支路電導(dǎo)乘積的代數(shù)和：當(dāng)電動(dòng)勢方向朝向數(shù)和：當(dāng)電動(dòng)勢方向朝向該節(jié)點(diǎn)時(shí)，符號(hào)為正，否該節(jié)點(diǎn)時(shí)，符號(hào)為正，否則為負(fù)。則為負(fù)。ABR1R2+-+E1E2R3R4R5+-E5I2I3